[实用新型]一种纤维合并扩展设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及纤维生产及再加工技术领域，尤其涉及纤维扩展技术领域。

背景技术

目前，用于先进复合材料中的增强纤维主要是碳纤维，为了实现低价格化而增多碳纤维集束根数(大丝束纤维)，但是大丝束碳纤维存在随着纤维束根数增多而发生纤维的曲折扭结等现象，并且树脂集体不容易浸润到大丝束纤维束内部，单丝间容易产生孔隙，容易造成纤维相和树脂相的富集与分离等缺陷，同时会随着丝束直径增加，纤维的屈曲形态影响纤维强度在织物中的发挥。对纤维束进行扩展能够避免纤维强度的损失，在经编轴向织物与缝编织物中，通过展纤可使纱线平整，从而整体提高织物的外观效果与力学性能，更好的满足结构设计的要求。

现有的纤维展宽设备采用单锭放纱、单锭收盘，而且每盘的收卷长度仅几百米，导致在下游生产的产品有多个拼接缝，很难形成无缝拼接，并且还需要频繁更换纱盘，严重影响生产效率和产能，对产品的质量产生很多不确定因素。另外，碳纤维丝收卷后再次打开进行使用或者二次加工时，会出现层与层之间的碳纤维丝粘连现象，不仅影响使用以及生产效率，甚至还会影响产品质量以及造成碳纤维丝的浪费。

放纱是纤维原丝展宽的前奏步骤，对纤维原丝的展宽效果和展宽后的纤维质量起到至关重要的作用。由于我司使用的纤维丝要求为无捻的，若在生产过程中发生翻转，会严重影响展宽纤维的质量。现有的纤维丝定位方式是采用简单的型材螺母将引导小轴进行定位，容易发生小角度倾斜，从而对产品的质量造成影响。另外，现有的纱筒张紧结构，每个纱筒使用两个西式滑差环，设备的成本较高。

纤维展宽是将一定宽度的纤维丝束展宽到原来宽度的1.5～6倍左右，而纤维丝束中的单根纤维丝很细、其直径为微米级，在展宽过程中不可避免地会有一定程度的损伤、甚至伴随断丝现象。断裂后的纤维短丝(称为毛丝) 会残留在液体槽内，并随着液体而流向槽口，容易堵塞槽口，影响循环；另外有些毛丝在丝束经过时会附着在展宽的丝束上，与丝束一同被收卷，影响产品质量。现在通常采用的解决方式是依靠液位差使毛丝随着液体自然的排出槽体外，但是由于槽口的设计限制，流量并不大，使得积聚在液体槽底的毛丝很难随着液体一起流动。现有的过滤装置使用简单过滤网进行过滤，这对断裂的毛丝有一定的作用，但由于滤网本身结构的限制，作用并不明显，而且毛丝粘连在滤网上清洁困难。另外，现有的液体槽主要依靠人工观察液位的高低来进行注水或放水，很难维持两者的平衡，而且无法实现液体的实时流动，毛丝更容易在液体槽底集聚。

原有的牵引轴辊上下左右的分布间距不利于展宽生产，而牵引轴辊的直径尺寸对碳纤维丝的展宽作用不大；并且原有设备中的轴辊极易发生缠纱，使碳纤维丝束损伤严重；另一方面，碳纤维丝展宽后出水海绵辊利用气缸提供压力，这对海绵辊的质量要求较高，而且压力控制不便。

原有设备中的干燥装置是使用线圈加热，利用一个直径为600mm的辊筒对碳纤维丝进行单面加热，丝束受热不均匀，对丝束表面的损伤较大，而且加热温度与表面探测温度存在一定的差异，导致实际加热温度难以控制，对产品质量造成较大影响。

另外，现有的碳纤维丝束扩展技术中，碾压法、气流法、超声波法等，在纤维丝束展宽后都是单盘进行收丝，而且收丝长度受限，为后续复合预浸料的工艺带来诸多不便，例如需要频繁更换收丝盘、原材料浪费严重、产品拼接缝多等；从而导致预浸料生产效率和产能低、产品质量无法明显提高、产品合格率低，而且生产成本居高不下。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在解决上面描述的问题。本实用新型的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的纤维合并扩展设备。具体地，本实用新型提供能够解决生产超薄预浸料时纱锭数量多、预浸料拼接缝多、外观缺陷大、产品合格率低等问题的纤维合并扩展设备。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种纤维合并扩展设备，所述纤维合并扩展设备包括放纱装置、扩展装置和合并收卷装置，其中，所述放纱装置与所述扩展装置的第一端相邻设置，所述放纱装置可同时放置N锭纤维纱束；在所述扩展装置的第一端的相邻纤维纱束的边缘之间的距离小于或等于所述扩展装置的扩展宽度；所述合并收卷装置与所述扩展装置的第二端相邻设置，所述合并收卷装置包括M个并列设置的合并收卷轴，其中N为大于M的正整数，M为大于或等于1的正整数；所述扩展装置包括扩展槽、超声波发生器和牵引辊组，所述超声波发生器按照矩阵排列方式分布在所述扩展槽的内壁和/或底部，所述牵引辊组与所述扩展槽的内壁固定连接。